本上，汽车电子产业大会都选择微控制器（MCU）与微处理器（MPU）来处理汽车上的仪俵控制板、车门（车窗）控制，以及其它电子式油门控制器中系统模块，这也随着车上设备及应用产品设计越趋复杂化，车、内外众多外围设备都交由8位微控制器来负责，然而这类型控制器却不见得有足够I/O资源…等应用上的缺憾。为了解决上述问题衍生出许多解决方案，最直接方式就是采用较价格较为昂贵的16、32位，甚至是64位微控制器，藉以增加其它车用电子设备的速度及处理效能。

再换个角度来看，由于微控制器、微处理器的应用已变得非常宽广，举凡在通讯产品、手持式设备、大型家电、消费电子、汽车工业、工业控制等方面皆能看到其应用，市场需求也不断提升，逐渐成为半导体产业发展过程，一股强劲新势力。若以车用电子为例，目前一部中等价位汽车所使用微控制器数量大约是40个至50个左右，而高级车款甚至上看100个以上。由此可见，微控制器在车用电子产业的成长力道不容小觑。　就像在一般商用市场上以典型的应用方式来加以分类，车用微控制器可区分为8位、16位、32位、64位等，而不同微控制器各有其专职之应用领域。

面对汽车市场强大需求　新规格设计日益扩张
据Strategy Analytics调查报告中指出，全球汽车半导体市场将由2005年总计160亿美金，预估成长到2009年超过220亿美金以上，其估计年成长率为 8％左右。该研究机构也在分析后表示，32位及64位的微控制器将是车用电子市场中成长幅度最大的领域。市场更乐观评估，在32位微控制器于2007- 2008年间，将成为汽车微控制器系统架构中的主流应用。有鉴于此，电子产品在汽车产业日渐扩大的使用量，所面对到的数据处理量及应用效能，也能要有所提升，才能达到车上众多电子设备的精密级控制。因而，许多厂商对车上电子设备工作效率要求，已进入内置32位CPU内核心阶段，藉以提高车用电子产品工作频率达到更好的操作频率，或建构混载式闪存作为车用电子用途微处理器，则是采用最先进奈米级工艺制程技术实现了高速化目的。

就此不难看出，在未来车用微控制器技术发展，将朝向以PowerPC为主要核心基础的高性能微控制器、车用及导航设备、奈米级的嵌入式闪存技术、高电压的Power MOSFET（金氧半导体场效晶体），及IGBT（绝缘闸双极晶体管）等主要应用技术，藉以带动车用电子系统各项控制密集型产品。
 
进一步体现汽车无线通讯总线应用趋势
由于产业界对CAN总线通讯协议标准运用，是持续地增加，便能减少车上电缆线与其它线束使用，同时也降低设计复杂度、提升可靠度。不过，却也导致系统中的应用程序，所能运用程序空间多少会受到限制。因此，必须以较大容量内存提供充裕的程序空间，使其具有更高延展性的CAN 2.0 B解决方案，使其能任意在CAN标准内操作与FIFO模式间切换，有利于汽车及工业应用设计人员，在开发时不会受到空间限制，并透过研发工具进行选择各项可调式或预先设定，并提供各种模拟功能。最后，可在一般的情况下，车用微控制器必须使用控制局域网络或无线连接网络与车内网络相互对应，不过所产生的成本较高；对于车体系统小型电子设备，目前则是以低成本LIN协议来降低整体系统价格。

另一方面，在支持车内CAN网络架构接口上，则必须备要求以最快传送速度通讯的异步串行通信用接收电路UART（Universal Asynchronous Receiver-transmitter），例如：RS232、RS485和LIN总线，以便针对车内各项通讯系统进行支持工作。至于在其它的通讯外围设备上，则包括：序列通讯接口（SCI）、同步序列通讯单位（SSU）、通用定时器、允许高速存取外部装置的外部总线延伸功能、步进马达定时器，以及允许高速数据传输的直接内存存取微控制器装置。

数字化进入车内设备　超集应用纷纷涌现
随着控制算法在所有应用市场中变得更为复杂，而在汽车工业中的电机控制器性能，也从微控制器提升到数字讯号处理层次。这是因为数字讯号处理器逐渐在车上获得应用，带动较高性能化，这对设计工程师所熟悉的微控制器技术，将成为汽车电机控制设计最佳化过程。另外，较高的工作速度以及闪存和电机控制专用的集成化设计，实现先进的电机控制应用系统，不论是在汽车产业或者其它应用产业，可使提高工作效率、提供更多附加功能之外，在价格方面也是可被接受的。

不过，数字讯号处理器是因应有效地执行讯号处理算法而设计，用来满足计算要求，而微控制器用来满足功能要求，在这数字讯号处理器架构和良好微处理器架构，则必须要有所折衷。换句话说，要将数字讯号处理器的性能和微控制器的主要功能结合起来是一项严格考验重大课题。这必须采用高效的微控制器代码和编译器性能架构，既可适用于数字讯号处理器算法则，又能实现高性能控制。这项新的架构组成必须将数字讯号处理器功能和许多微控制器特性整合在一起，可实现汽车上电机控制和车体系统控制。

除此之外，由于汽车数字广播系统及驾驶者信息与通讯设备，正如火如荼的进入车内应用，这使得具有快速与实时运算效能的数字讯号处理器也能因此而大幅提升。但在汽车系统设备中通常包含数个组件（微控制器、微处理器及数字讯号处理器），所以产生了所谓DSP／RISC 双架构模式。目前TI、Freescale等厂商，在这方面皆有相类似产品推出。因此，在未来采用Soc设计，并整合微控制器、微处理器及数字讯号处理器新技术与应用，使车上诸多系统设备能提供最佳工作效率及省电功能。

图1电子控制车门、车窗、座椅、照明和空调系统（图片来源：http://www.tmtech.com.tw/）

车上机电整合系统　微控制器助于一臂之力
车用微控制技术已经开始朝向在最低成本要求下还能使车上电机设备具有更高的运转效能，加速了汽车从原本机电、电机转换成电子、数字控制，进而实现变速电机控制以拓展车上电机工作效率，并在系统组件层面上减少过去无可避免的应用成本。

举例来说，目前用来控制车门、车窗及定位乘坐车座的汽车电机应用，由于这类型应用其使用频率不高，因此对于效率要求较低。但是利用率较高的电机设备应用，比方说，车内环境及温度控制或者是引擎室内风扇控制系统，则长时间在消耗汽车原来有限电能，若以微控制器来控制电机系统风扇，持续保持舒适环境温度来速度进行，不仅使风扇噪音降到最低，还能减少10％-20％功率消耗。

图2 盛群科技的车用微控制器（图片来源：盛群科技）

应用趋势促使微控制器架构效能必须提升
当产品在进行创新阶段的同时，产业焦点由过去PC计算机产业在很快地时间之内就移转到其它应用领域，在产品设计、品质和电源供应上都跟过去有着不同设计观念及要求。比方说，当微控制器应用在汽车上安全、信息娱乐（infortainment）、车用信息系统（telematic）、动力传动（powertrain）、车体电子组件（body electronics）和舒适控制（comfort control）等层面的同时，加上高阶微控制器将伴随着运算速度更快地中央处理器被持续开发出来，并加以应用之后，以及越渐开放的无线网络通讯协议，在预计在未来3-5年中，车用电子设备或系统将透过类似个人计算机或服务系统等架构来整合，并兼具处理器车上数字讯号与控制。

不过，重点是要将微控制器使用位提高，通常必须要对应到汽车上各个系统设计问题。一般来说，更高位微控制器不只是降低电路板设计复杂性，节省了整体PCB板空间，也减少系统功耗要求，甚至是避免电源、噪音及增强抵抗电磁波干扰能力。虽然如此，一旦采用了高位车用微控制器会使整套系统变得更加复杂，从最前端概念定义到后端生产流程必须要有连贯的一致性，才能使微控制器能持续保持较大弹性应用，以符合未来各式先进汽车在功能上及需求上最大市场分野，降低不必要而重复性开发研发投资，也能藉由平台式微控制器建构出最佳应用设计。

可以确定的是，目前将以8位、16位及32位作为汽车微控制器主要基础架构，若采用了所谓客制化车用电子产品开发，这当中必须要涵盖RAM、Flash、I/O、外围、EMI/EMS保护、电源管理等设计方式。另一方面，在脚位设计与软件部分则必须保持彼此之间兼容特性，使设计者能轻而易举达到改版及升级动作，并将以过去累积设计能力及经验转移到新式版本设计中。

未来车用微控制器技术发展要点及方向
国外汽车电子工业已形成了从半导体硬件到软件、从零组件开发到系统整合应用出一系列开发和生产体系，而随着汽车电子化深入发展，从8、16位跳至32、64 位，甚至更高处理速度的微控制器，这的确是跨越出很大一步，而这样的发展态势也将无法避免。虽然较高位也能提升系统运算能力与操作能力，成功进行转换的主要关键点在于，必须要有充分的准备、训练与周密的开发工具。因此，针对特定应用评估所选择的微控制器时，重要的是从解决方案总成本的角度来考虑这些优点，而不仅是单颗零件的价格，汽车电子技术发展为提高整车性能起到了关键性作用。

车电市场中首重规范、其次是可靠度、最后才是价格
这些年来，汽车工业发展始终以安全节能、绿色环保、舒适方便为主要发展途径，只为消费者提供安全可靠、多功能低价位创新的汽车产品。而为了体认到这项特点，汽车工业以及IT电子产业越来越有共识，并采取联合开发的方式，并首重于车规标准制定，联合开发模式藉以加大车电产品的开发力度，微控制器也是如此。

一般来说，在车用电子要求的工作温度规范约在-40℃—+125℃之间，远远超过半导体供货商所认知的商用规范或工业温度范围。因此，要如何达成汽车规范对于温度要求，俨然已是半导体厂商欲前进汽车电子最严格考验。这是因为硅晶圆对高、低温接受程度取决于系统运行稳定是否？但这必需经过电路设计再搭配上半导体制程改善才得以解决；以车用微控制器举例，在高温或低温环境下，微控制器Internal Clock Rate设定值必须有所调整，以降低效能换取稳定性，进而符合车用电子“高可靠度”最高标准。

另外，在高速移动性及严格工作温度、储存温度范围等规范方面，也必须有所提升，才得已搭载于汽车各系统或子系统来运用，例如：引擎室内、底盘等容易产生高温处。在车上电机控制精度方面，则为了提高车用电子产品响应速度及高速旋转；因此，可设计搭载具备多项仿真输入功能的12位A-D转换器，必须支持各项车上高精度电机控制用定时器，以及霍尔效应传感器输入（Hall-effect Sensors）与编码器（Encoder），使车上所搭载微控制器能更精确地计算出来自各项传感器侦测出的数据值，再给予行车计算机最佳判断依据。

参考资料： Frost & Sullivan《Strategic Analysis of the European Markets for Microcontrollers in Passenger Cars》、Gartner Dataquest《Semiconductor Applications Worldwide Annual Market Share–Database》、Strategy Analytics、工研院ISIT计划。